КАРТОЧКА
ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 18-12-00193
НазваниеТеоретические и наблюдательные исследования межзвездных мазеров, мегамазеров и связанных с ними объектов
РуководительСоболев Андрей Михайлович, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина", Свердловская обл
| Период выполнения при поддержке РНФ | 2018 г. - 2020 г. | , продлен на 2021 - 2022. Карточка проекта продления (ссылка) |
Конкурс№28 - Конкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе, 02-704 - Физика и эволюция звезд и межзвездной среды
Ключевые словаперенос излучения, мазеры, моделирование, космическая радиоинтерферометрия, звездообразование, диски, мегамазеры, магнитные поля
Код ГРНТИ41.17.27, 41.17.99, 41.25.29
СтатусУспешно завершен
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Космическое мазерное излучение является важным инструментом исследований межзвездного вещества, структуры Галактики и внегалактических объектов. Одну из ключевых ролей в обосновании, разработке и применении методов использования мазеров как инструментов астрономических и астрофизических исследований играют теоретические расчеты механизмов возбуждения мазеров и переноса мазерного излучения. Развитие наблюдательных инструментов в последнее десятилетие привело как к расширению возможностей проверки и получения ограничений для теоретических расчетов и построений, так и к появлению новых наблюдательных открытий и данных, интерпретация которых требует дальнейшего развития теории возбуждения мазерных переходов и переноса мазерного излучения.
Проект посвящен теоретическим и наблюдательным исследованиям мазерного излучения в линиях воды (H2O) и метанола (CH3OH) в широком диапазоне физических условий. Планируются также сопутствующие и дополнительные исследования объектов, ассоциирующихся с мазерными источниками, необходимые для познания природы источников и условий возбуждения мазерных переходов. Это, в том числе, анализ химических и физических условий в объектах, где образуются галактические и внегалактические мазеры. Для этого предполагается проведений теоретических расчетов и наблюдательных исследований объектов в радио и инфракрасном (ИК) диапазонах.
Основную часть проекта планируется посвятить исследованию мазеров на переходах CH3OH. В рамках проекта будут впервые проведены расчеты возбуждения мазерных переходов CH3OH с учетом сверхтонкого расщепления. Подобные расчеты важны для создания теоретических основ использования результатов наблюдений Зеемановского расщепления мазерных линий для оценки напряженности магнитного поля в объектах, ассоциирующихся с этими мазерами. В частности, ходе работ по гранту впервые будет исследовано возбуждение мазерного перехода CH3OH, который был открыт в 2017 году с участием члена группы при наблюдениях массивного молодого звездного объекта S255 NIRS3 на радиоинтерферометре ALMA. Впервые будут проведен анализ механизмов возбуждения мазеров CH3OH во внегалактических источниках, которые были обнаружены в соответствии с предсказаниями ученых УрФУ в 2014-2017 годах.
Также проект направлен на создание базы данных мазерных источников CH3OH. Впервые в одной базе данных будет объединена информация о мазерах CH3OH I и II класса. Статистические данные, которые возможно получить на основе подобной базы, важны для исследований возбуждения мазерных переходов, мазерной переменности, определения физических параметров в областях формирования мазеров.
В результате этих исследований будет создан уникальный инструмент для изучения физического и эволюционного статуса протозвездных/протопланетных дисков и истечений - важнейших околозвездных и межзвездных объектов.
В 2017 году были опубликованы первые наблюдательные исследования, установившие связь между вспышками мазерного излучения в линиях CH3OH и H2O с вспышками ИК излучения в связанных объектах. В 2017 году по заявке ученых УрФУ на новом ИК телескопе ГАИШ в КГО были впервые получены свидетельства того, что во время мазерных вспышек ассоциирующиеся ИК объекты могут, наоборот, уменьшать свою яркость. В ходе проекта совместно с другими российскими и зарубежными научными группами планируется продолжение наблюдений и анализ архивных данных, имеющих целью исследование механизмов накачки мазеров в линиях CH3OH и H2O, а также изучение физических условий в их окрестностях.
С целью дальнейшего исследования связи явления космических мазеров на переходах CH3OH и H2O с состоянием ассоциирующихся объектов будут проведены как теоретические исследования, так и анализ наблюдательных данных. В частности, рамках проекта планируется анализ уникальных данных об излучении галактических и внегалактических источников, полученных методом космической интерферометрии со сверхвысоким угловым разрешением в рамках проекта «РадиоАстрон». В рамках этого проекта в 2017 году по заявке сотрудников УрФУ при наблюдениях H2O мегамазера в галактике NGC 4258 был достигнут рекорд углового разрешения в астрономии, что является чрезвычайно важным не только для исследования космических мазеров, но и для определения возможностей построения надежной шкалы межгалактических расстояний.
Таким образом, в рамках данного проекта предполагается всестороннее исследование явления космических мазеров на переходах молекул CH3OH и H2O, которое представляет собой уникальный инструмент исследования важнейших астрофизических объектов в нашей и других галактиках. Исследование будет проводиться на уровне, соответствующем лучшим мировым стандартам, а в ряде направлений их превосходить.
Актуальность проекта определяется существенной интенсификацией наблюдательных и теоретических исследований в этой области в течение последних лет. Новизна исследований связана как с тем, что исследования будут направлены на объяснения результатов значимых наблюдательных открытий (наблюдательная связь между вспышками мазерного излучения и событиями в ИК диапазоне, открытия внегалактических мазеров CH3OH, достижение рекорда углового разрешения и др.) совершенных в 2017 году, так и с принципиальной новизной используемых методов (учет сверхтонкого расщепления уровней CH3OH, создание современной интерактивной базы данных и др.).
Ожидаемые результаты
- Анализ состояний и условий возбуждения мазерных переходов молекул метанола и воды. Уровень результатов превышает мировой, так как для расчетов будут использованы новейшие модели молекул и вычислительные методы.
- Создание теоретических основ использования результатов наблюдений зеемановского расщепления мазерных линий метанола для оценки напряженности магнитного поля в объектах, ассоциирующихся с этими мазерами. Уровень результатов соответствует высшему мировому, так как для расчетов будут впервые будут использованы значения множителей Ланде из квантово-механических расчетов, специально рассчитанные нашими шведскими коллегами.
- Обширная и общедоступная онлайн база данных о мазерных источниках метанола I и II класса. Практика показывает, что база данных будет востребована широкой астрон